Die Überschrift oben stammt nicht von mir. Lars Felber, Pressechef von Eve Systems, hat die launige Formulierung während eines Gesprächs gewählt – in Anlehnung an das deutsche Sprichwort „Wie man sich bettet, so liegt man“. Ich habe sie mir „ausgeliehen“, denn Routenführung spielt in Thread-Netzwerken eine wichtige Rolle. Ähnlich wie bei einem Navigationssystem im Auto sorgt sie dafür, dass Daten ihr Ziel erreichen – und zwar auf dem besten und störungsärmsten Weg.
Ein Mesh-Netzwerk aus Thread-Geräten kann man sich wie das Straßennetz einer Stadt vorstellen. Je besser die Infrastruktur ausgebaut ist, desto mehr mögliche Wege führen ans Ziel. Wird eine Kreuzung gesperrt – etwa weil Geräte ausfallen oder ihre Verbindung gestört ist –, weicht der Verkehr auf andere Strecken aus. Das Mesh findet von selbst einen neuen Weg.
Inhalt
Die Router: Ein Netz aus Kreuzungen
Damit diese Selbstorganisation funktioniert, braucht es Geräte im Netzwerk, die nicht nur senden und empfangen. Sie müssen mehr können als Daten transportieren: Ihre Aufgabe besteht darin, die Umgebung zu kennen und zu wissen, welche Wege sich als zuverlässig erwiesen haben. Im Thread-Standard heißen sie Router. Als Knotenpunkte funktionieren sie ähnlich wie Kreuzungen: Nachrichten treffen ein und werden in die Zielrichtung weitergeleitet. Ohne Router, die das Netz verknüpfen, gäbe es nur Straßen – ohne sinnvolle Verbindung zwischen den Teilnehmern.
Technisch gesehen zählen alle Geräte, die das Routing übernehmen können, zur Kategorie der Full Thread Devices (FTD). Sie bilden das Rückgrat des Mesh-Netzwerks und sorgen dafür, dass Nachrichten ihren Weg durchs Funknetz finden. Weil das Bereithalten von Informationen mehr Speicher und Energie benötigt als bloßes Senden und Empfangen, zählen FTDs zu den besser ausgestatteten Thread-Produkten. In der Regel werden sie mit Strom aus der Elektroninstalation versorgt und beziehen ihre Energie nicht aus Batterien. Funksteckdosen, Lampen und fest verbaute Unterputz-Module sind typische Vertreter dieser Kategorie.
Die Zahl der aktiven Router in einem Thread-Netzwerk ist auf 32 begrenzt. Da zu viele davon die Netzlast erhöhen und die Stabilität verschlechtern, hat sich in der Praxis eine deutlich niedrigere Zahl als sinnvoll erwiesen: Mit 16 bis 20 Routern arbeitet das Mesh optimal. Kontrollfunktionen im Netzwerk sorgen dafür, dass diese Menge sich automatisch einpendelt. Dabei werden geeignete Geräte nach Bedarf zum Router befördert oder auch wieder degradiert.
Ordnung im System: die Rolle des Leaders
Für jedes Straßennetz gibt es Regeln, die festlegen, wie der Verkehr fließen soll. In Thread erfüllt diese Aufgabe ein spezieller Router: der sogenannte Leader. Er entscheidet, welche kompatiblen Geräte tatsächlich als Router agieren. Dabei stuft er Teilnehmer dynamisch hoch und wieder herunter, um die optimale Anzahl zu halten. Ein Algorithmus, der Verbindungsqualität, historische Werte und Netzwerktopologie berücksichtigt, fällt die Entscheidungen. Und auch die Wahl des Leaders selbst wird automatisch getroffen. Jedes dauerhaft aktive Full‑Thread‑Device im Netzwerk kann diese Rolle übernehmen. Fällt es aus, springt ein anderer Router ein und wird zum neuen Leader.
Router oder nicht? REEDs und FEDs
Nicht jedes leistungsfähige Full-Thread-Gerät arbeitet also permanent als Router und gibt den Daten ihre Richtung vor. Abhängig von der Größe der Installation übernehmen FTDs diese Rolle nur bei Bedarf. Im Thread-Standard heißen sie dann Router-Eligible End Devices (REED), auf Deutsch etwa Router-fähige Endgeräte. In der Straßen-Analogie entsprechen sie Verbindungen, die bei Bedarf zu wichtigen Kreuzungen ausgebaut werden können – etwa wenn das Netz wächst oder zusätzliche Kapazität verlangt. Der Leader beruft ein REED dann zum vollwertigen Router.
Allerdings existiert noch eine weitere Kategorie, die sogenannten Full End Devices (FED). Sie nehmen nicht am Routing teil und bleiben immer reine Teilnehmer im Netzwerk. Ein Hersteller, der sein Produkt als FED konzipiert und zertifiziert, spart Kosten und Ressourcen. Denn Routing benötigt Arbeitsspeicher, Rechenleistung und Verwaltungsaufwand auf dem Gerät. Problem: Er muss diese Einschränkung nirgendwo öffentlich machen. Rein technisch kann es also Thread-Produkte geben, die mit dem Stromnetz verbunden sind, und die trotzdem über keinerlei Routing-Funktion verfügen. Auch wenn dies die Ausnahme sein dürfte: Sie kann ärgerlich für Anwender sein, wenn sie FEDs als Routing-Bausteine einplanen – und später feststellen, dass ihr Mesh-Netzwerk nicht richtig funktioniert.
Die Endgeräte: Minimal Thread Devices (MTD)
Viele Geräte im Smarthome müssen gar nicht aktiv das Netzwerk mitgestalten. Sie senden nur gelegentlich Daten – etwa Sensoren oder batteriebetriebene Schalter. Das ermöglicht ihnen lange Betriebszeiten. Solche Produkte zählen zu den Minimal Thread Devices (MTD), vergleichbar mit Gebäuden am Rand oder Ende der Straße. Jedes MTD steht per Funk mit einem Router oder Leader in Verbindung und nutzt dessen Routing-Funktion, ohne selbst Einfluss auf den Datenverkehr zu nehmen. Der aktive Knoten, an dem das MTD hängt, wird Parent (Elternteil) genannt.
Auch hier gibt es Abstufungen: Minimal End Devices (MED) sind immer erreichbar, beteiligen sich aber nicht am Weiterleiten von Nachrichten. Sleepy End Devices (SED) halten sich noch stärker zurück: Sie schalten ihren Funk regelmäßig ab, um Energie zu sparen. Je nach Gerätetyp und unterstützter Matter-Version kann dieser Schlafzyklus zwischen wenigen Sekunden und mehreren Stunden dauern. In Matter 1.4 sind sogenannte Long Sleep Intervalle von bis zu 18 Stunden vorgesehen. Während dieser Zeit sind SEDs nur eingeschränkt erreichbar – eingehende Nachrichten werden vom Parent zwischengespeichert und zugestellt, sobald das schlafende Endgerät aufwacht.
Der Weg nach draußen: Border Router
Bis hierhin spielt sich alles im lokalen Mesh ab. Die Daten fließen zwischen Routern und Endgeräten hin und her. Um ein Smarthome zu steuern und zu automatisieren, benötigt das Thread-Netzwerk aber Verbindungen nach draußen – zu Plattformen, Smartphones oder Computern. Dafür gibt es Border Router. Sie verbinden die Mesh-Infrastruktur mit anderen Netzwerken im Haushalt wie WLAN oder Ethernet. Um im Straßen-Bild zu bleiben: Border Router sind die Ausfallstraßen oder Autobahnanschlüsse, über die der Verkehr die Stadt verlässt und auch hereinströmt.
Wie findet eine Nachricht ihren Weg?
Wenn eine Nachricht oder ein Befehl durchs Thread-Netz geschickt wird, passieren die Daten in der Regel mehrere Router. Sie fließen von Kreuzung zu Kreuzung. Dabei folgt die Route keinem festgelegten Pfad. An jeder Abzweigung entscheidet sich neu, welchen Weg die Information nimmt. Voraussetzung dafür: Jeder Router weiß, wie gut die Funkverbindungen zu benachbarten Geräten sind. Und er tauscht diese Informationen regelmäßig mit allen anderen aus. Dabei katalogisiert er die Verbindungsqualität anhand von technischen Daten wie Signalstärke und Funkrauschpegel.
Die Qualität wird in Stufen von 0 bis 3 eingeteilt, wobei die Null für gar keine Verbindung steht. Ziffer 1 bedeutet schlechtes Funksignal („schwach“), 2 steht für mittlere Qualität („brauchbar“) und 3 für das beste Ergebnis („gut“). Es gibt also quasi Ampelfarben, die an jeder Kreuzung signalisieren, in welche Richtung der Verkehr fließen kann – oder auch nicht. Dank regelmäßiger Updates kennen alle Router im Mesh die Situation an sämtlichen Kreuzungen. Sollte eine Strecke nicht mehr fahrbar sein, wählen sie automatisch die nächstbeste verfügbare Route. So heilt das Netzwerk sich selbst, wenn es auf einzelnen Streckenabschnitten zu Ausfällen kommt – ohne dass dafür eine zentrale Steuerung notwendig wäre.
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